[發明專利]用于片式密封的薄片的制造方法

有效

• 申請號: 200910204226.2
• 申請日: 2005-04-20
• 公開（公告）號: CN101691889A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: S·I·霍格;N·A·羅德斯;E·肖恩菲爾德
• 申請（專利權）人: 阿爾斯托姆科技有限公司
• 主分類號: F16J15/32
• 分類號: F16J15/32;C23F1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;楊松齡

本申請是申請日為2005年4月20日、中國申請號為200580013316.3、發明名稱為“用于片式密封的薄片的制造方法”的專利申請的分案申請。?

技術領域

本發明涉及旋轉機械的密封領域。本發明具體涉及一種用于片式密封的薄片的制造方法。?

背景技術

燃氣輪機包括轉子和定子外殼，具有壓縮機葉片和渦輪葉片的各級設置在轉子上。轉子安裝在轉子軸各端部處的軸承里。?

燃氣輪機內的氣流控制不僅對于功能性而且對于效率都具有極大的重要性。在沿轉子軸的不同位置上應用密封技術來減小沿著該軸的軸向氣流。這對于軸承附近來說尤其重要，以便防止軸承里所使用的油由于氣流中的熱氣而發生過熱。?

傳統上，在此情況下使用兩種密封技術，通常為二者擇其一地使用，但有時也相互組合使用。這兩種密封技術為迷宮式密封和刷式密封。?

迷宮式密封在轉子和定子之間沒有金屬與金屬的接觸；因此其密封效果相對較小。但其優點是轉動摩擦小并因此使用壽命實際上不受限。?

另一方面，刷式密封由于硬毛端部和轉子軸之間的摩擦而具有較高的摩擦損失。這造成磨損，限制了這種密封的使用壽命。但刷式密封可以更好地阻擋軸向氣流，尤其在有較高的軸向壓力差時。?

?在燃氣輪機中為了密封而使用這些技術時有許多局限。首先，它們所能承受的軸向壓力差相當低。在刷式密封中是因為硬毛，這些硬毛在軸向和周向方向上具有同樣的剛性；高壓使得硬毛在軸向方向上自動地吹回到它們自身上。這些密封對于允許并承受顯著徑向運動的?能力也是低的。?

刷式密封的設計往往是綜合考慮使用提供足夠軸向支撐的支撐板和不限制徑向運動的目的之間的一種折衷方案。?

為了避免已知的刷式密封的缺點，在US-B1-6343792中已經提出過一種片式密封(leaf?seal)，它具有同迷宮式密封或者刷式密封同樣的功能，但具有這兩者的優點。薄的金屬片或金屬板以一種設定布局組裝起來(例如參見US-B1-6343792的圖3或本申請的圖1)，以代替由圓形橫截面的鋼絲制成的硬毛。這些薄片的表面基本上平行于軸向方向定向，薄片的剛性在軸向上比周向方向上強得多。這意味著該密封能經受住較高的壓差，而并不限制其允許徑向運動的能力。而且，轉子上被薄片末端掃過的寬區域也有機會在運行時產生一種流體動力學的力，該力能在工作期間使薄片末端與該軸分開。這就有可能產生并保持一個幾微米的間距，從而使磨損、摩擦發熱和摩擦損失降低到幾乎為零。?

基本的設計包括若干薄的金屬片，它們之間具有可控制的氣隙并與半徑成預定角度固定住。該氣隙是一個關鍵設計參數。它允許氣流出現，從而產生流體動力學效應；但它不能大到允許有過大的軸向泄漏流。?

可以有兩種片式密封設計的方案：在一種方案中薄片被向下吹，而在另一種方案中則被向上吹。具有向下吹的薄片的方案包括：在組裝和起動時，在薄片末端和軸之間具有一個間距；而且，通過使用薄片之間的氣流而將該間隙的尺寸降低成非常小。另一方面，具有向上吹的薄片的方案包括：在起動時，薄片末端和軸相互稍微影響；并且當軸加速時產生一個間距。在兩種情況下，流過薄片之間的氣隙的介質流動都是關鍵的，正如對由薄片末端所產生的密封內徑的控制。?

通過薄片的氣流可以通過使用前板和后板來改變，這在該組薄片表面和這些板之間留出狹窄的間隙(參見上述的圖1和圖3)。仔細設計這些幾何形狀，就能控制這些向上吹或向下吹效應。也希望的是：沿著薄片的長度或者從前側或后側方向向內主動供給壓力，借此來輔助這種向下吹效應。?

片式密封構思的另一個主要優點是徑向運動的容限比在迷宮式密封或刷式密封時更大。這要求前側板和后側板的內徑與軸之間有一個?大的間距。?

取決于所選密封件的幾何形狀，并取決于所要密封的軸的直徑，薄片的數量可達幾千個或幾萬個。在確保各對薄片之間的可復現的氣隙的同時，它們的制造、裝配和連接精度對于成功地實施各種可能的密封設計來說都是關鍵性的。?

用于將薄片固定在位的連接方法可以是一種機械技術，如夾緊、焊接、硬焊或任意可能的組合。關于這一點，明顯很重要的是：在連接過程中對薄片或它們的相對位置的破壞應該是最小的。?